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Wissen & Umwelt

Per Leuchttest Bakterien nachweisen

Um Keime und Bakterien in Lebensmitteln nachzuweisen, braucht man Zeit und aufwändige Geräte. Das soll sich nun ändern. Forscher wollen die Keime damit entlarven, indem sie Teile von ihnen einfach zum Leuchten bringen.

Untersuchung von fluoreszierender DNS von EHEC-Bakterien (Foto: picture alliance/ZB)

Untersuchung von Kolibakterien durch fluoreszierende DNA

Ob Lebensmittel Keime oder Bakterien enthalten, ist nicht immer auf den ersten Blick erkennbar. Gammelfleisch beispielsweise kann optisch noch ansehnlich sein, während abertausende Keime bereits auf der Oberfläche oder in der Verpackung sind. Mit konventionellen Methoden dauert der Nachweis von Keimen und Bakterien oft tagelang und Labore benötigen dafür aufwändige, teure Geräte. Krankheitserreger möglichst frühzeitig zu erkennen, das haben sich Forscher von der McMaster University in Hamilton im kanadischen Ontario zur Aufgabe gemacht - und nun eine Lösung gefunden. Mit Hilfe eines einfachen Tests bringen sie die Keime und Bakterien zum Leuchten, zum so genannten Fluoreszieren - und das in sehr kurzer Zeit.

Stoffwechsel der Keime zu Nutze gemacht

"Wenn ein Krankheitskeim in einem Medium Stoffwechsel betreibt und sich vermehrt, scheidet er eine Vielzahl von Substanzen in seine Umgebung aus. Diese wollten wir nutzen", sagt Yingfu Li vom Forscherteam. Dafür haben die Wissenschaftler so genannte DNAzyme hergestellt. Das sind künstliche Moleküle des Erbguts, der DNA (Desoxyribonukleinsäure), die nur einen Strang besitzen. Normalerweise besteht die DNA aus zwei Strängen.

Grafik - ein Stoffwechselprodukt von Kolibakterien bindet and das DNAzym (Foto: Wiley VCH)

So bindet das DNAzym ein Stoffwechselprodukt, spaltet den eigenen Strang und beginnt dann zu leuchten

Herzstück des DNAzyms ist ein einzelnes RNA-Nucleotid ("R" im Bild). Links davon sitzt ein Fluoreszenzfarbstoff (F), rechts ist ein so genannter Quencher (Q) angeknüpft. Das ist ein Molekül, das zunächst verhindert, dass der Farbstoff leuchtet. Sobald sich aber das Stoffwechselprodukt eines Bakteriums an das DNAzym andockt, spaltet sich der Quencher ab - der Fluoreszenzfarbstoff beginnt zu leuchten.

Für ihren Versuch haben die Forscher ein DNAzym entwickelt, das ein bestimmtes Stoffwechselprodukt von Kolibakterien bindet. Dabei verändert es seine Form und spaltet den eigenen DNA-Strang so, dass der Quencher vom Farbstoff getrennt wird. Der leuchtende Stoff zeigt dann sofort an, dass Kolibakterien in dieser Probe enthalten sind. Das entwickelte DNAzym reagiert damit aber nur auf diese eine Bakteriensorte.

Methode leicht übertragbar

Forscher Yingfu Li bezeichnet die Methode dennoch als universell nutzbar. "Über eine gezielte Selektion kann im Prinzip für jeden beliebigen Keim ein spezifisches DNAzym gefunden werden", sagt Li. "Dabei ist es weder notwendig, dieses Stoffwechselprodukt zu kennen, noch es aus der Probe zu isolieren."

Autor: Nicole Scherschun (mit idw)
Redaktion: Fabian Schmidt

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